導讀：早期概念興起時，手機直連衛(wèi)星技術只在科考等特殊領域形成了產(chǎn)業(yè)體系，并沒有走進千家萬戶。 近年來，隨著隨著通信技術的不斷發(fā)展，尤其是衛(wèi)星和芯片技術的突破，低成本化的手機直連衛(wèi)星技術成為可能。
（文/張家棟 編輯/周遠方）
近日，“手機直連衛(wèi)星”的概念很熱。
9月，華為和蘋果公司分別宣布，在其各自最新發(fā)布的旗艦款手機上配置相關功能。一時間，手機能不能連接衛(wèi)星似乎成為了手機性能PK的指標之一。
“手機直連衛(wèi)星”并非新興技術，早在上世紀80年代時已經(jīng)有比較大型的終端機可以與衛(wèi)星進行通信，上世紀80年代末美國推出的銥星（IRIDIUM）衛(wèi)星移動通信星座系統(tǒng)，就有類似“大哥大”的衛(wèi)星電話，不能算是消費級手機。
何時走入百姓家？
不過在當時，一些技術瓶頸限制了這項技術進入大眾消費者的視野。功能相對單一，資費高昂，實際使用的頻率并不高。所以，早期概念興起時，這項技術只在科考等特殊領域形成了產(chǎn)業(yè)體系，并沒有走進千家萬戶。
近年來，隨著隨著通信技術的不斷發(fā)展，尤其是衛(wèi)星和芯片技術的突破，情況大有改觀。
銀河航天星座通信系統(tǒng)架構師林廣榮在接受觀察者網(wǎng)采訪時表示，“目前，衛(wèi)星成本的降低與地面終端（如手機）的不斷進化，為手機連接衛(wèi)星的低成本化提供了可能”。
但他同時指出，“近期報道的智能手機直連衛(wèi)星實現(xiàn)了應急情況下的短報文通信，距離消費用戶心目中的暢行‘上網(wǎng)’還比較遙遠，還有很多問題需要解決。比如需要完成針對手機的低軌通信星座系統(tǒng)的設計和建設，就好比5G手機要有信號，首先要在周邊建好5G基站一樣。這就需要解決頻率資源協(xié)調(diào)、高性能的衛(wèi)星、手機天線的小型化設計，以及如何和地面通信標準盡量兼容等一系列問題”。
當下，華為、蘋果等公司的手機直連衛(wèi)星完成了從0到1的跨越，手機廠商的紛紛入局，也將拉動更多終端產(chǎn)業(yè)鏈開始關注衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)。
林廣榮認為，“未來，衛(wèi)星網(wǎng)絡和地面網(wǎng)絡可能不再是兩個完全獨立發(fā)展的網(wǎng)絡。終端和網(wǎng)絡系統(tǒng)廠商加快研發(fā)更高效的衛(wèi)星通信功能作為產(chǎn)品賣點，網(wǎng)絡服務運營企業(yè)也將加快探索新的應用場景，整個衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的市場空間有望進一步打開�！�
在此基礎上，地面網(wǎng)絡的的基站也將不再成為依賴。類似與傳統(tǒng)手機需要依靠地面4G或5G基站實現(xiàn)網(wǎng)絡連接，手機直連衛(wèi)星的概念，相當于將5G基站搬到了衛(wèi)星上，衛(wèi)星再通過大覆蓋范圍的優(yōu)勢，直接接收和轉發(fā)無線電信號，并對信號進行放大，從而實現(xiàn)地面手機的網(wǎng)絡連接。
面向未來，地面的二維網(wǎng)絡逐步被擴展成立體的三維網(wǎng)絡，建立起空、天、地、海泛在移動通信網(wǎng)，最終實現(xiàn)天地一體的“智能泛在”網(wǎng)絡。
在這個三維網(wǎng)絡中，衛(wèi)星成了新的“太空基站”，同時由3GPP主導的標準化工作也使衛(wèi)星網(wǎng)絡和地面蜂窩網(wǎng)絡形成了技術融合后，運營商將會更多的在自己的網(wǎng)絡建設中使用衛(wèi)星的手段增強其網(wǎng)絡能力，“太空基站”等天基設施在運營商網(wǎng)絡中的占比也會逐漸上升。
不過，銀河航天表示，這種轉變?nèi)允且粋�非常長遠的概念。要真正做到“直連衛(wèi)星”，手機要走的路其實還很長，衛(wèi)星的技術進步也是關鍵因素之一。未來，直連衛(wèi)星的手機將成為天地一體化融合網(wǎng)絡的一部分，整個通信的市場格局也將從純地面擴展到“地面+太空”。
而解決上述問題的關鍵，則分散在手機側與衛(wèi)星側——兩個終端。
更精細的“動中通”
觀察者網(wǎng)此前曾報道車載“動中通”的進展，“動中通”是指衛(wèi)星終端可以在移動中進行通信，手機與衛(wèi)星的直連，也可以歸類為“動中通”技術的一種。
針對手機直連衛(wèi)星，林廣榮向觀察者網(wǎng)解釋了手機端的技術難點，“目前來看，要實現(xiàn)這一能力的技術門檻并不低。要將衛(wèi)星通信實現(xiàn)到手機終端中，首先要在保證一定通信速率的前提下，實現(xiàn)終端的小型化和輕量化。假如需要將Ka/Ku等高頻段高速衛(wèi)星通信集成進手機，天線射頻的尺寸、重量等目前都無法滿足手機這么小的終端要求，這些都是非常嚴峻的挑戰(zhàn)。其次，手機要發(fā)射信號到衛(wèi)星，尤其是高頻通信，信號會有較大衰減；在持續(xù)高速通信條件下，耗電很大，會導致手機很快就沒電。此外，手機終端的標準化也非常重要，它決定了整個產(chǎn)業(yè)鏈是否能夠統(tǒng)一標準，通過規(guī)模量產(chǎn)極大降低終端成本，讓衛(wèi)星手機走進千家萬戶。因此需要衛(wèi)星業(yè)界與地面移動產(chǎn)業(yè)界通力合作，讓衛(wèi)星與地面通信盡可能融合和標準化”。
相較于汽車衛(wèi)星通訊對終端的尺寸、重量和功耗更加寬松的要求，手機的便攜性需求，使其對于地面終端硬件的需求更為嚴苛。
從當前能夠直連手機的衛(wèi)星和5G NTN（NTN指的是非地面網(wǎng)絡）標準還處于僅支持窄帶通信的階段來看，手機端的多頻段、小尺寸手機天線和射頻模組等研發(fā)還有很長的路要走。
而在衛(wèi)星側，要達到娛樂化的寬帶通信能力，則取決于衛(wèi)星能力。由于手機受限于用戶體驗，不可能安裝巨大的天線或大功率電池，這就需要衛(wèi)星來彌補這一技術要求。包括讓衛(wèi)星的天線增益更高、通信功率更強等。
近期AST SpaceMobile發(fā)射的BlueWalker-3衛(wèi)星的相控陣天線徹底展開后能達到64.4平方米。銀河航天則已經(jīng)完成星載瓦式毫米波多波束相控陣的研制，令衛(wèi)星終端尺寸和重量已經(jīng)大幅下降。
統(tǒng)一標準源于政策支持
由于目前不同手機運營商之間的打造模式不同，商業(yè)企業(yè)間發(fā)展的衛(wèi)星種類也不盡相同。所以，“應用場景包括通信、高精度導航定位等。不同功能的衛(wèi)星未來應該會存在各自的標準。”林廣榮對觀察者網(wǎng)表示。
但他同時也提到，“對通信衛(wèi)星來說，未來手機直連衛(wèi)星實現(xiàn)訪問互聯(lián)網(wǎng)，已不僅僅是衛(wèi)星之間的標準統(tǒng)一，而是意味著整個衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)體系需要盡量和地面網(wǎng)絡體系互相兼容。這其中包括統(tǒng)一兼容的網(wǎng)絡架構、相近但參數(shù)選擇不同的信號波形和空口體制、標準的系統(tǒng)間接口等，才能保證衛(wèi)星和地面通信系統(tǒng)間的互聯(lián)互通，并充分利用地面通信的產(chǎn)業(yè)鏈體系降低整體建設成本，擴大用戶市場”。
統(tǒng)一的網(wǎng)絡架構意味著需要政策端的支持。
目前，適合手機直連衛(wèi)星的是UHF、L和S頻段，其中只有少量頻譜資源可用于衛(wèi)星系統(tǒng)，大部分頻率為地面移動通信使用。而要實現(xiàn)手機直連衛(wèi)星寬帶通信，便需要突破現(xiàn)有規(guī)則，即準許在衛(wèi)星頻段部署地面網(wǎng)絡，也準許在地面移動通信頻段部署衛(wèi)星系統(tǒng)。
而針對天地一體化運營的新模式，銀河航天則認為，在國內(nèi)政策尚未確定之前，可以借鑒海外采取的“國內(nèi)建網(wǎng)、海外運營”模式。
盡管有聲音稱手機直連衛(wèi)星在短期內(nèi)只能作為地面基站的補充，但大多數(shù)業(yè)內(nèi)人士仍普遍對該市場的前景較為看好。
在“捅破天”的前路上，中國相關企業(yè)始終未曾停下腳步。
